基于非合作博弈论的无线传感器网络能耗均衡的研究

发布时间：2017-04-24 08:10

  本文关键词：基于非合作博弈论的无线传感器网络能耗均衡的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,传感器技术、现代网络技术、无线通信等技术的进步共同推动了具有低能耗、多功能无线传感器网络的发展。无线传感器网络(以下简称WSN)是利用大量微型传感器组成的一个具有数据感知、数据处理、无线通信等功能的无基础设施网络。无线传感器网络的发展与逐渐成熟,使它在军事应用、环境科学、医疗健康、空间探索等方面具有广阔的应用前景。WSN是能量受限的网络,因为低成本的节点的电池能量非常有限,且不可重复充电。正因为如此,如何高效节能,最大化网络的生存周期是设计WSN的一项严峻挑战。我们清楚,在WSN中,节点之间不同的传输距离、变化复杂的无线通信环境将导致节点的剩余能量不同。如果某些重要节点过早的耗尽电池,将会引起WSN的覆盖范围减少、传输功能减弱。能耗均衡是有效提高WSN生命周期的非常具有前景的技术,其理念在于根据节点的状态公平分配传输任务,避免某些节点过早耗尽电池,保证网络的覆盖范围。本文首先介绍WSN以及能耗的相关研究背景,然后简洁地介绍博弈论。为了达到能耗平衡,必须根据节点的具体能量情况公平分配负载,实现剩余能量高的节点发送次数多,剩余能量少的节点发送次数少,从而达到能耗均衡的目的。在本文中,我们把节点的数据转发模拟成一个博弈,设计效用函数,推导出纳什均衡,最大化节点的收益。此外,引入惩罚机制可以防止节点为了保存能量而全部选择不转发数据,从而使得网络瘫痪,确保WSN的服务质量。最后的结果表明该方法有助于延长WSN的寿命。众所周知,簇头的能耗远大于普通节点,为了不让某些节点因为过多次数充当簇头而过早的耗尽电池,本文把簇头的选举模拟成一个博弈,根据节点的生存情况,计算节点充当簇头的概率,同时对于充当过簇头的节点,我们将会减少该节点充当簇头的概率,减少能量的消耗。最后的结果表明此方法可以均衡充节点充当簇头所引起的能耗,提高网络的使用寿命。
【关键词】：无线传感器网络 博弈论 能量效率 负载分配
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 相关的研究工作11-14
• 1.3 论文的主要工作和结构安排14-16
• 1.3.1 论文主要工作14
• 1.3.2 论文的结构14-16
• 第2章 无线传感器网络和博弈论简介16-25
• 2.1 无线传感器网络结构体系16-18
• 2.1.1 无线传感器网络的节点结构16-17
• 2.1.2 无线传感器网络协议栈17-18
• 2.2 无线传感器网络的特点18-19
• 2.3 无线传感器网络的主要技术19-20
• 2.4 无线传感器网络研究热点20-21
• 2.5 无线传感器网络的应用21-22
• 2.6 博弈论的历史22-23
• 2.7 博弈论的基本概念23-24
• 2.8 博弈论分类24-25
• 第3章 数据转发能耗平衡策略研究与分析25-49
• 3.1 信道模型27-30
• 3.2 节点转发行为的博弈模型30-36
• 3.3 数值分析36-48
• 3.4 本章总结48-49
• 第4章 无线传感器网络中簇头选举机制49-65
• 4.1 簇头选举机制49-52
• 4.2 期望收益和无秩序代价52-53
• 4.3 节点发送数据能耗计算53-55
• 4.4 数值分析55-64
• 4.5 本章总结64-65
• 第5章 结论65-67
• 参考文献67-72
• 致谢72-73

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 袁琼;;一种新型网络技术——无线传感器网络技术[J];福建电脑;2006年08期

2 施卫华;;节能降耗献良策 科学发展共谋划——节能降耗与新型工业化(广东)高层论坛会议综述[J];广东经济;2008年01期

3 张磊;陈曙;;一个新的基于能量和距离的传感器网络协议[J];计算机应用;2008年05期

  本文关键词：基于非合作博弈论的无线传感器网络能耗均衡的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：323840